镁合金熔炼用陶瓷材料的研究

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镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、导热性好、屏蔽电磁波能力强,可回收利用等优点,然而镁合金的耐腐蚀性较差限制了其广泛应用。采用陶瓷部件或采用陶瓷内衬应用于镁合金熔炼及成型设备中,可以最大限度地避免镁合金生产过程中混入Fe、Cu、Cr等有害元素,提高镁合金制品的耐腐蚀性,这对于促进我国镁工业的发展具有十分重要的意义。本文首先阐明了本课题的背景及意义,然后分析了镁合金熔炼的特点、镁合金熔炼用材料的要求,指出了氧化镁陶瓷是镁合金熔炼用的理想材料。介绍了氧化镁的烧结特性、制备工艺及应用。以轻质氧化镁为主要原料,通过添加一定量的氧化铝、纳米氧化锆及少量的烧结助剂,在较低温度(1550℃)下以固相烧结的方法制备了MgO-Al2O3-ZrO2(MAZ)复相陶瓷材料,研究了Al2O3、ZrO2对氧化镁陶瓷的烧结性能、机械性能的影响,并对MAZ陶瓷的组成、显微结构、力学性能、抗热震性、抗侵蚀性、化学稳定性进行了深入的分析。同时,对MAZ陶瓷最佳的制备工艺进行了探索,测定了材料的各项性能指标,为其工业应用提供了必要的参数和依据。研究结果表明,Al2O3、ZrO2极大地改善了氧化镁陶瓷的烧结性能,MAZ陶瓷具有完善的显微结构,材料具有较高的力学性能,优良的抗热震性与化学稳定性。在1550℃烧结所制备的MAZ陶瓷材料相对密度>90%,抗弯强度σ≥200MPa,断裂韧性KⅠC≥3MPa.m1/2,热循环100次后(ΔT=700℃),剩余强度σ≥140MPa,润湿角θ=116°,完全能够满足镁合金熔炼用材料r的要求。
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